Последствие перехода частиц воды из состояния покоя в волнообразное движение

На чертеже (фиг. 88) кривыми сплошными линиями показаны трохоидальные профили каждого равноотстоящего слоя воды. Из чертежа видно, что длина волны (на фиг. 88 дана только полудлина К/2) на всех глубинах остается одинаковая, так как катящийся круг один и тог же для трохоидальных кривых всех глубин. По той же причине и период для частиц воды на всех глубинах тот же самый. Очевидно, и скорость распространения волны для слоев всех глубин тоже одинакова. Изменяется же только высота волны, потому что радиусы производящих окружностей уменьшаются. Для поверхностной волны отношение ее высоты к длине взято на чертеже около Vie– Vи, что случается и в природе. На том же чертеже показан пунктиром катящийся круг и дана пунктиром циклоида, которая представляет предельную возможную волновую поверхность, перейдя которую, последняя не может оставаться сплошной, а разбивается на вершине. На чертеже частицы вверху орбит идут направо, а потому и форма волны двигается направо.

Вертикальные столбцы частиц, находящиеся действительно в таком положении при спокойном состоянии жидкости, по установлении волнообразного движения переходят из положений, обозначенных на чертеже пунктирными линиями, в кривые, показанные сплошными линиями, слегка изогнутыми вправо, к вершине волны.

Таким образом, то количество частиц воды, какое содержала любая из вертикальных полос АХ, полностью переходит в пространство, лежащее между соответственными изогнутыми вертикальными линиями. Последние, сравнительно с их положением до волнения, в правой половине чертежа кверху сближаются (совершенно выклиниваясь только около вершины циклоиды), и потому естественно, что в правой половине чертежа частицы воды в каждой вертикальной полосе поднимаются, а в левой половине чертежа, обратно, опускаются, потому что тут вертикальные полосы кверху расширяются.

Каждый первоначальный прямоугольник, имевший при состоянии жидкости в покое сечение АН – АХ, переходит в ромбоидальную фигуру ABC, площадь которой при всех ее видоизменениях при движении волновой формы остается равной первоначальному прямоугольнику и заключает в себе все те же самые частицы воды, которые только все время различно перераспределяются, то поднимаясь выше своего уровня в состоянии покоя, то опускаясь ниже его. При этом вертикальные столбцы частиц колеблются около своего положения при нахождении жидкости в покое, подобно упругим прутьям, укрепленным своим основанием на той глубине, где волнение прекращается. В каждый момент имеются столбцы частиц, занимающие точно вертикальное положение, это столбцы, расположенные под подошвой или гребнем волны, все остальные столбцы, расположенные между ними, будут наклонены к гребню воды. Это хорошо видно на чертежах (фиг. 88 и 89). Таково внутреннее строение волны при установившемся волнении, когда профиль волны на поверхности есть трохоида.

Как на черт. 88, так и на фиг. 89 видно, что при волнообразном движении воды слои ее, имевшие в состоянии покоя везде одинаковую толщину, при переходе их в трохоидальные слои становятся тоньше у подошвы и толще у гребня волны, это есть необходимое последствие перехода частиц воды из состояния покоя в волнообразное движение. Только при подобном условии и возможно, что слой, лежащий на некоторой глубине, в каждой своей точке будет испытывать одинаковое гидростатическое давление, т. е. будет находиться в покое и иметь горизонтальную поверхность, что и случается на глубинах, немного больших длины волны.

~1~ ~2~ ~3~ ~4~ ~5~ ~6~ ~7~ ~8~ ~9~ ~10~ ~11~ ~12~ ~13~ ~14~ ~15~ ~16~ ~17~ ~18~ ~19~ ~20~ ~21~ ~22~ ~23~ ~24~ ~25~ ~26~ ~27~ ~28~ ~29~ ~30~ ~31~ ~32~ ~33~ ~34~ ~35~ ~36~ ~37~ ~38~ ~39~ ~40~ ~41~ ~42~ ~43~ ~44~ ~45~ ~46~ ~47~ ~48~ ~49~ ~50~ ~51~ ~52~ ~53~ ~54~ ~55~ ~56~ ~57~ ~58~ ~59~ ~60~ ~61~ ~62~ ~63~ ~64~ ~65~ ~66~ ~67~ ~68~ ~69~ ~70~ ~71~ ~72~ ~73~ ~74~ ~75~ ~76~ ~77~ ~78~ ~79~ ~80~ ~81~ ~82~ ~83~ ~84~ ~85~ ~86~ ~87~ ~88~